物料循环燃烧系统由布风装置.doc

物料循环燃烧系统由布风装置、燃烧室、气固分离器、回料装置、点火装置等设备构成。
第一节

炉膛及布风装置
一、燃烧室炉膛是燃料的燃烧空间。立式长方形燃烧室是最常见的炉膛结构。燃烧室内布置有受热面，它完成大约50%燃料释放热量的传递过程。炉膛的燃烧以二次风入口为界分为两个区域：
二次风入口以下为大粒子还原气氛燃烧区；
二次风入口以上为小粒子氧化气氛燃烧区。
锅炉炉燃烧室
燃料的燃烧过程、脱硫过程、NOx和N2O的生成及分解过程主要在燃烧室内完成。
流化床燃烧室既是一个燃烧设备，也是一个热交换器、脱硫、脱氮装置，集流化过程、燃烧传热与脱硫、脱硝反应于一体，所以流化床燃烧室是流化床燃烧系统的主体。
燃烧室
1、燃烧室横截面形状
2、燃烧室高度
3、燃烧室锥段
4、炉膛开孔
5、燃烧室防磨
6、大型锅炉燃烧室
1、燃烧室横截面形状
炉膛形状：方形、圆形、立式长方形。1、燃烧室横截面形状
典型尺寸：宽深比约为2，一般在1.7~2.2范围内。锅炉左右方向为宽度，前后方向为深度。

这种布置的优点：
• 有利于给煤和石灰石的均匀扩散；
• 易于保证二次风的穿透；
• 增大水冷壁受热面的布置面积。

2、燃烧室高度：
Ø 保证分离器不能捕集的细粉在炉膛内一次通过时全部燃烧尽；
Ø 炉膛高度应能够容纳全部或大部分蒸发受热面或过热受热面；
Ø 炉膛高度和循环流化床锅炉的尾部烟道内布置的对流受热面所需高度相一致；
Ø 应能保证脱硫所需最短气体停留时间
Ø 保证回料机构料腿一侧有足够的静压头，使返料能够连续均匀地进行；
Ø 保证锅炉在设计压力有足够的自然循环。
高炉膛可以延长燃料在炉内的停留时间，从而提高燃烧效率。
3、燃烧室锥段
4、炉膛开孔
• 送入锅炉燃烧需要的燃料、空气、脱硫剂、循环物料；
• 排出灰渣、烟气；
• 设置必要的温度压力测点；

正压运行，密封要求高，尽量减少开孔数量。减少对水冷壁的破坏，保证锅炉安全运行，减少污染

5、燃烧室的防磨
稀相区防磨
主要注意锥段交界面、炉膛出口区域和炉膛开孔区域（主要为屏式受热面的穿墙防磨）。
6、大型锅炉燃烧室
随着容量增加，炉膛高度和宽深比都增加，而截面积与体积比将会减小，同时要求给煤的均匀性，因而还要考虑给煤点的位置。
从经济学角度考虑，炉膛高度不能随着锅炉容量的增加而无限的增加。

锅炉容量增加，炉膛结构要满足：要获得更好的流化状态和增加蒸发受热面。同时，气固分离器的数量也要增加。
大型锅炉燃烧室

二、布风装置

（一）布风板
1、布风板的作用
流化床锅炉燃烧室下部的炉篦称作布风板，布风板的主要作用有：
（1）支撑炉内物料
（2）合理分配一二次风，使通过布风板及风帽的一次风流化物料，使之达到良好的流化状态。
布风板的结构设计、布置形式及风帽分布对锅炉燃烧、物料掺混、炉内传热都起着重要作用。
对布风板的要求是：在保证布风均匀的条件下，布风板压降越低越好。布风板的压降主要来源于风帽内和风帽进出口的气体流动损失。
布风板的压降：为取得一个均匀稳定的流化床层所必需的。压降的大小与风帽的小孔风速的平方成正比，与布风板的开孔率的平方成反比。

根据大量的运行经验，风板压降为整个床层阻力的25%~30%，才可以维持床层稳定运行。
布风板

2、布风板的结构形式
风帽式布风板按其是否进行冷却分为非水冷式布风板和水冷式布风板。
1）非水冷布风板
非水冷式布风板为一定厚度的钢板．钢板按布风要求和风帽形式开设一定数量的圆孔．即通常所说的花板。有时也将花板称为布风板。

花板的作用是支撑风帽和隔热层，并初步分配气流。
非水冷布风板
2）水冷布风板
水冷布风板由炉膛四周的水冷壁延伸弯曲而成，采用拉稀膜式水冷壁形式．在管与管之间的鳍片上开设布置风帽。

由于高温一次风要通过风室和布风板，为了保护风室和布风板不受高温损坏，一般采用水冷布风板。

布风板的结构形式

（二）风帽
风帽安装于布风板上，将一次风机送来的一次风高速均匀的送入炉膛，用以流化炉内床料。其作用是实现流化床锅炉均匀布风。

风帽的种类：小孔风帽、导向风帽、 S形风帽、 T型风帽、钟罩型风帽
1、小孔风帽

2、导向风帽

导向风帽的基本用途：
一是定向吹动，有利于大渣块的排出；
二是增加床层底部料层的扰动。
定向“7”字型风帽
3、S形风帽（又称猪尾形风帽）
4、T形风帽

5、钟罩式风帽
这种风帽广泛应用在135MW级循环流化床锅炉上。罩体直径为159mm，布置间距大（270mm）,风帽数量少，易于检修。

优点：
• 物料不会漏进风室；
• 罩体上孔径大（22.5mm），不易被颗粒堵塞；
• 罩体与进风管采用螺纹连接，罩体损坏后易于更换。

缺点：
• 定向排渣功能较弱；
• 风帽暴漏于浓相区，易受进入到炉膛物料的磨损；
• 出风口直径较大，流速较高（50~70m/s）,使得流化风出口射流动量较大，射程远，因此夹带的物料对相邻风帽造成的磨损问题不容忽视；
• 螺纹连接在经过长时间高温后可能产生变形，而使拆装困难；
• 部分风帽有自行脱落的现象。
另一种钟罩式风帽：由内芯引风管插上风帽为一体。
另一种钟罩式风帽：由内芯引风管插上风帽为一体。
大直径钟罩型风帽优点： 布风均匀、风室不漏渣。
大直径钟罩型风帽

大直径钟罩型风帽

运行实践的结论
（三）风室
风室连接在布风板下，起着稳压和均流的作用，使从风管进入的气体降低流速，将动压转变为静压。
对风室的要求是：
（1）具有一定的强度和较好的气密性，在工作条件下不变形、不漏风；
（2）具有较好的稳压和均流作用；
（3）具有一定的导流作用，尽可能避免形成死角与涡流区。
（4）结构简单，便于维护检修，且风室应设有检修门和放渣门。
风室形状
abc风室呈倒锥体形，布风容易、均匀等优点，但要求较大高度，又要求适合于圆形的布风板。
Def在流化床中是最常见的
f增加了导流板，使气流更加均匀。
（四）小孔风速和布风板开孔率
第二节 点火装置
一、点火启动过程
• 床料加热——用外来燃料作热源，把床料从室温加热到投煤可以燃烧的温度。
• 试投燃料——床料达到一定温度后，试投燃料，观察是否着火，并用燃料燃烧放热进一步使床温上升。
• 过渡到正常运行——用风量控制床温，并适时给煤，调节好风煤比，逐步过渡到正常运行参数。

加热床料的方法：固定床点火和流态化点火两种方式。
固定床点火:在床料不流化状态下，点燃设在床料表面的木柴，在床料表面形成一层红热的炭火，然后投入少量易燃的引子煤，适当给风，引燃引子煤，足部加大给煤量，提高料层温度，最后过渡到正常流化状态。在小型鼓泡床锅炉上应用较多。
循环流化床锅炉的点火方式主要为流态化点火。

流态化点火：即燃料先不给入，先启动风机，在流态化下将惰性床料加热到燃料燃烧所需的最低温度，然后投入固体燃料，使燃料着火、燃烧。随着固体燃料的不断投入，床温不断增加，相应地减少启动燃烧器的燃油量，直至最后停止启动燃烧器的运行，并将床温稳定在850~900℃范围内。

流态化点火的优点：床料在流化状态下被加热，效率高，加热均匀，不易结焦。

流态化点火又分为床上点火和床下点火，是以布风板为界。

点火方式
l 点火方式——流态化点火：启动风机，在流态化的状态下将惰性床料加热到燃料燃烧所需的最低温度(这个温度随燃料不同而异)，然后投入固体燃料，使燃料着火、燃烧。随着固体燃料的不断投入，床温不断增加，相应地减少启动燃烧器的燃油量，直至最后停止启动燃烧器的运行，并将床温稳定在850～900℃的范围内。
l 床上点火和床下点火——以布风板为界，在布风板上部点火加热床料为床上点火；在布风板下部点火，通过烟气加热床料为床下点火。还有一台锅炉同时具有床上点火装置和床下点火装置的联合点火启动方式。
l 燃烧器布置方式——即床上布置、床下布置、床上加床下布置(*)。
床枪的作用
l 喷口距炉底很近，处于密相区内，燃油进入密相区后与床料混合流化后燃烧
l 当风道燃烧器及启动燃烧器投运数小时后，炉内点火床料已经被加热升温至500℃，依次将床枪投入，进一步加热床料至投煤燃烧温度

二、点火燃烧器
1.床上点火燃烧器
位置：布置在流化层上面的两侧墙上
组成：油枪，点火器，火焰检测器
特点：用火焰直接加热床料；
床料升温速度快，但不够均匀；
易结焦。
适用范围：稳定着火温度高的煤种采用

床上点火燃烧器

床上点火燃烧器与煤粉炉的区别：

煤粉炉：点火启动时仅加热炉内空气；
循环流化床炉：不仅加热炉内空气，主要加热炉内床料。

2.床下点火燃烧器
位置：在布风板下面，或在水冷风室的后面和侧面并与之相连。
组成：机械雾化油枪（固定式）、高能点火器及其进退机构组成。启动时，油枪和点火器通密封风。
每个床下启动燃烧器都配有火检，监视油枪着火情况。每个床下启动燃烧器都有看火孔，用来观察火焰。
床下点火器布置

床下点火燃烧器
点火：点火燃料在一特定的装置（烟气发生器）里点燃，由一次风送氧助燃逐渐加热为850℃左右的热烟气。热烟气通过布风板装置，边流化边加热床料，床料加热和流化同时进行，操作简单。加热效果比床上点火器好，减少了热损失。

床下烟气发生器

床下烟气发生器
每个床下启动燃烧器有三级配风
第一级：点火风，经点火风口和稳燃器进入预燃室内，为了满足油枪点火初期燃烧的需要，用挡板调节风量。
第二级：混合风，经预燃室的内外筒之间的风道进入预燃室内，与高温烟气混合，降低到启动初期所需的温度。
第三级：一次风，经预热器降低烟气温度

当启动成功后，第一级和第二级配风关闭，只通一次风。
床下烟气发生器的控制
其主要作用是控制烟气温度不要超过给定的允许温度，防止设备和风帽发生破坏。
有效控制烟气温度的方法是根据实际的燃油量控制点火风流量和混合风流量。

3、床上+床下联合启动的燃烧器
床上+床下点火
床下启动燃烧器：布置在水冷风箱下部。主要由风箱接口、非金属补偿器、热烟气发生器、一次风入口和油点火装置组成。
床上启动燃烧器：布置在布风板上部。距布风板约3m处的两侧墙上，向下倾斜30°置于二次风口内。主要由油枪，及其伸缩机构、点火枪及其伸缩、配风器及其支吊、火焰检测器和看火孔等组成。

床上+床下的联合启动方式：

缩短锅炉启动时间；
适合于低负荷稳燃，因为床上启动燃烧器火焰直接与炽热的物料接触，使用更加灵活、方便、有效。
床上启动燃烧器入口处，另设有流量计和风门调节装置 对床上油枪配风进行测量和调节；另外，床上和床下油枪后部皆有密封风 在锅炉运行及油枪抽出进行检修时，需通入该密封风、以防枪头堵塞、磨损并防止炉内热烟气反窜出来。

主要内容
1.燃料制备系统
2.给煤系统
3.风烟系统
4.冷渣与除灰渣设备
5.石灰石脱硫系统
第一节 燃料制备
Ø 燃煤颗粒特性对流化床锅炉的影响
Ø 制煤系统
Ø 燃料破碎设备
一、燃煤颗粒特性对流化床锅炉的影响
1、燃煤颗粒特性
含义：
粒径大小范围
粒度的配级，即各粒径的燃煤占总量的百分比
在粒径范围内，以颗粒大小排列应连续无间断

2、燃煤颗粒特性对流化床锅炉的影响
• 燃煤粒径对燃烧份额的影响
粒径↓→燃烧份额↑
• 粒径大小对物料浓度及循环倍率的影响
实质上是对传热系数的影响
物料浓度与循环倍率成正比
• 颗粒大小对受热面磨损的影响

燃煤粒径的发展趋势
国外：由细小变粗
国内：由粗变细
实际上，不同技术的流化床锅炉对燃煤粒度的要求是不同的。
一般来说：
高倍率CFB锅炉：粒径较细
低倍率CFB锅炉：粒径较粗
燃用V低的煤种：粒径较细
燃用V高的煤种：粒径较粗
二、制煤系统
根据原煤经过一次破碎还是两级破碎，分为：
• 一级破碎系统
• 两级破碎系统

1、一级破碎系统
燃煤制备系统的组成：
给煤机
胶带输送机
电磁除铁器
振动筛

一级破碎系统的工作流程
2、两级破碎系统
在一级破碎系统的基础上，再加一级破碎设备组成，主要有两种方式：
一种：原煤先经振动筛

另一种：
制煤系统的选择
应根据锅炉容量的大小，设计煤种的颗粒特性和成品燃煤的颗粒特性曲线以及预测可能的其他煤种的特性曲线来确定。
需要遵循的原则：
（1）确保连续提供合格粒径的燃料
（2）减少污染及浪费
（3）减少系统投资
三、燃料破碎设备
锤式破碎机
颚式破碎机

圆锥式破碎机结构

冲击式破碎机

辊压机

四、燃料制备系统应注意问题
1、粒度级配要求：选择相应破碎设备时，一方面要了解锅炉的允许粒度范围，另一方面要选择允许原煤粒度波动范围较大的设备。
2、燃煤经破碎机破碎后直接送入炉膛燃烧，破碎后粒度均较小，单级破碎难以满足要求
3、因燃煤粒度较小，因此应选择鼓风量较小的破碎机，以减小粉尘量对环境的污染。
4、应尽量控制来煤的水分，必要时应增大厂内干煤棚的容量。
5、筛碎设备的选型，不仅要注重设备本身的性能，还要考虑来煤碎后粒度级配的要求。
第二节 给煤系统
一、给煤方式
前墙给煤
回料阀给煤
侧墙给煤
组合给煤
1、前墙给煤
特点：
• 煤仓布置在锅炉前部
• 给煤口一般开在前墙
• 给煤距离短
1、前墙给煤
l 给煤系统：
一级给煤：选用一种给煤机
两级给煤：第一级采用埋刮式或电子称重皮带式，第二级采用埋刮板式；或者两级都采用埋刮板式给煤机串联。

埋刮板式给煤机：系统简单，精度低，调节灵活性差。
电子称重皮带式：调节性能好，计量精度高，可以适应变工况运行。

2、回料阀给煤
回料阀给煤优缺点
Ø 优点
• 把炉内的加热过程提前在回料阀进行，相当于增加了燃料在炉内的停留时间，有利于燃尽。
• 给煤口处受到高温床料的烘烤，对煤有一定的干燥作用，不易堵塞。
• 使煤沿床面分布均匀。
Ø 缺点
给煤从回料阀加入，给煤距离加长，系统复杂。

二、煤仓
煤斗堵塞的原因：

水分越大→煤粒间的黏着力也越大；
颗粒越细小→单位质量煤粒的表面积增大，煤粒间的黏附力越大，流动性恶化，易堵塞。

防止煤仓堵塞需要采取的措施：
• 减少原煤水分——增加干煤棚
• 适当减小原煤仓的容积——减小煤层的重压时间
• 增大下煤口
• 在煤仓内安装液压煤斗疏松机
• 设计时煤仓四壁的倾斜角大于70°

1、螺旋给煤机
结构简单，但易磨损
2、埋刮板给煤机
工作可靠，适于长距离给煤
3、皮带给煤机
1、螺旋给煤机
2、埋刮板给煤机
适用：粗粒原煤的给煤设备，大多数循环流化床锅炉采用这种。
优点：运行稳定，不易卡塞、密封严实，可调节性能好等
缺点：给煤机体积庞大，刮板设计不能完全满足0~10mm范围的细小颗粒的要求。

3、皮带给煤机
适用：中小型循环流化床锅炉中
优点：播煤风进口压力高于炉膛压力，可以有效防止热烟气从炉内反窜，给煤均匀，高速气流可以保证给煤的通畅。
缺点：要求给煤皮带全部密封良好，能承受一定的压力。

第三节 风烟系统

风烟系统
一、风系统的分类及作用
1、一次风
单相的气流
作用：流化炉内床料，给炉膛下部密相区送入一定的氧量供燃料燃烧。
一次风机供给
一次风压头高：克服阻力
一次风量：占总风量的50%~65%

1、一次风
一次风机选型困难：风量大，压头高；一般采用两台风机串联以提高压头

在锅炉低负荷时，为了流化物料，又要控制密相区的燃烧份额，采用烟气再循环，混入部分热烟气。

2、二次风
作用：
• 补充炉内燃料燃烧的氧气和加强物料的掺混；
• 能适当调整炉内温度分布，对防止局部烟气温度过高，降低NOx的排放量起着很大作用。
二次风机
二次风机供给：二次风
分级布置：分两级从炉膛不同高度送入
位置：侧墙，四周炉墙或四角布置，都布置在给煤口和回料口以上的某一高度
压头：一般处于正压区，高于煤粉炉的送风机压头 。

3、播煤风
作用：使给煤均匀地播散入炉膛，提高燃烧效率，使炉内温度场分布均匀，起到密封和防止堵煤的作用。
二次风机供给：播煤风
播煤风压力：高于炉膛内的压力，可以有效防止热烟气从炉内反窜，以保护上部的称重式皮带给煤机。
高炉气流：向播煤口方向吹送，可以避免燃料在播煤槽内停留、堆积、保证给煤的通畅。
4、回料风
对于L形回料阀，根据炉内工况需要调节其回料风来改变回料量。
回料风量小，压头高：常采用罗茨风机
5、冷渣器流化风
作用：冷却炉渣
原理：用冷风和炉渣进行热量交换，把炉渣冷却至一定的温度，冷风加热后携带一部分细小颗粒作为二次风的一部分再送回炉膛。
压头：克服流化床和炉内阻力
6、石灰石输送风系统
采用容积式高压风机
优点：用低廉的石灰石粉在炉内直接脱硫
设备：在炉旁设置石灰石粉仓
石灰石输送风系统

二、送风系统的布置形式
1、中小型锅炉的风系统：75t/h以下
方式一：根据锅炉容量，布置一台或两台送风机
优点：风机数量少，投资小
缺点：调整每一个风门将影响其他风的变化，开大或关小风机挡板，各路风都随着增大或减小。
方式二：一、二次风机分别由各自风机提供，解决方式一的问题。

风系统方式一、二
2、容量较大锅炉的风系统
大于130t/h，总风量较大，，采用风机串联提高压头，对于大容量锅炉均采用石灰石脱硫和连续排渣，并且设计了烟气返送和飞灰返送系统。

方式三和方式四共同特点：采用分别供风的形式布置的，低压风：由二次风机提供，高压风：由一次风机提供
风系统方式三、四
三、风量测量
监测的目的：物料在特定的流化速度下流化，有一个良好的气固混合，处于最佳燃烧状态，并有利于燃烧调整。

机翼测风速原理
机翼测风速原理
流体经过柱体形成绕流运动，流体在驻点A处，流速为0,压强最大，而在弦点B处，流速达到最大值，压强最小值。这样，流体经过A和B区间产生了压力差，流量越大，压差越大。
由于流量和压差有确定的函数关系，只要测出AB间的压差就可得出流量值。
机翼测风装置的优点
流体通过时截面积减小，流速增加，所测量的压差增大，能起到信号放大作用，因而提高了测量精度。
机翼型接近于流线型，气流阻力小，气流脱离翼尾时产生的涡流小，减小了对气流的扰动，测量精度提高。
四、罗茨风机——高压容积式风机
分类：根据叶轮形式分为二叶型和三叶型风机，工作原理一样。
三叶型风机为例：在两个相互平行的轴上设有两个叶轮，叶轮互为反方向匀速旋转，使气体由吸入的一侧输送到排出的一侧。
罗茨风机特点：当压力在允许范围内调节时，流量变化小，压力的选择范围很宽，是一种高压头、小流量的风机，适合回料风要求。

罗茨风机工作原理

第四节 冷渣与除灰渣设备
冷渣除渣系统包括两部分：
冷渣：把排出的高温渣冷却的过程，在冷渣器内完成；
输渣：把冷却后的渣输送至渣仓或渣场的过程，分机械输送和气力输送两大类。

一、冷渣设备
Ø 按照传热方式分类：
间接式和接触式两种
Ø 按照冷却介质分类：
风冷、水冷和风水联合冷却
1、水冷螺旋冷渣器
水
冷
螺
旋
冷
渣
器
1、水冷螺旋冷渣器
缺点：
• 适用于排渣量较小的锅炉，排渣量较大时磨损严重，排渣温度不能保证。
• 很难做到选择性排渣，降低了石灰石利用率和燃料的燃烧效率，增加运行成本。
• 由于磨损或热膨胀等因素，螺旋冷渣器内部冷却水易泄露。

2、流化床式冷渣器
按照冷却介质分为：
风冷和风水联合冷却
（1）风冷式冷渣器
组成：三个小型流化床仓室组成
工作过程：高温灰渣依次进入第一流化仓室，第二流化仓室，最终进入第三流化仓室，被冷风冷却。冷风被灰渣加热，分别从仓室上部排出作为二次风再返送回炉膛。
风冷式冷渣器
（1）风冷式冷渣器
优点：
• 采用流化床原理，换热性强；
• 能把未反应的石灰石和燃料颗粒进行分级并重新吹入炉膛，提高锅炉效率；
• 冷却风能将用过的床料物理热回收并送回炉膛
• 锅炉排出的灰渣在流化仓室内仍可继续燃烧，尽量把用过的床料中未燃尽的碳燃尽。
缺点：
体积庞大，如果密封不当，仓室内烟气易向外泄漏。
（2）风水联合式冷渣器
特点：为减小体积，一般在风冷渣仓室内布置埋管受热面，加热低温给水或凝结水，使灰渣冷却。
优点：煤种适应性强，冷渣器的设计留有较大裕量
每台冷渣器分3个室：
第1个分室：未布置受热面，采用气力选择性冷却；
第2、3个分室：布置了水冷受热面，能使底渣得到有效冷却。

风水联合式冷渣器结构

风水联合式冷渣器结构
粗渣的排放：
第1、2个分室：共用1个粗渣排放管
第3个分室：布置1个粗渣排放管
细渣的排放：
第3个分室：有溢流渣管
分室的配风：
第2、3个分室的流化风由冷渣器流化风机直接供给，第1个分室的流化风先经风冷隔墙预热后进入第1分室。
如果没有冷渣器……

3、滚筒式冷渣器
绞笼式冷渣器的改进，目前发展较快
冷却水被加热后作为锅炉用水或其他之用。
3、滚筒式冷渣器
优点：
可实现连续排渣，磨损小，对冷却水质要求不高。
l 缺点：
换热能力低

4、钢带式冷渣器

4、钢带式冷渣器
工作原理：
锅炉排出的热底渣，经过排渣管落入钢带输送机，热渣在输送过程中，被逆向的空气冷却；冷风吸热升温至300~400℃，可当做送风利用。
优点：运行稳定可靠，热能利用性能好
缺点：造价高，投资大，设备体积庞大。
冷渣器的选型
选型的原则和要求：
• 能及时、连续、高效地把炉渣冷却到一定温度
• 能有效回收炉底渣的余热，提高锅炉效率
• 能改善流化质量和燃烧工况，提高燃烧效率
• 尽可能减少环境污染，保护环境
冷渣器的选型
选择冷渣器的方法：
可以从以下几个方面进行比较
• 传热系数
• 动力消耗
• 冷渣设备的磨损及维修

二、输渣设备
国内应用的输渣设备主要有：
机械输渣系统
气力输渣系统

三、除灰系统
与煤粉炉类同
主要有：静电除尘器，布袋除尘器，水膜除尘器

第五节 石灰石脱硫系统
破碎+气力输送系统
气力输送系统
旋转气锁阀——脱硫剂粉——送粉风机——给料口——炉膛
不装设给料机的脱硫剂给料系统